一种抽样式裂变电离室制造技术

本实用新型专利技术涉及一种裂变电离室，特别涉及一种抽样式裂变电离室，解决了用现有电离室测量裂变产额时，由于电离室存在自屏蔽、中子能谱一致性差、导致引入了较大的测量不确定度，及无法对气体裂变产物和短寿命裂变产物测量和对测量人员健康影响较大的问题。该电离室的特殊在于：包括由下至上依次同轴设置阴极托和阴极，设在阴极内腔中且与阴极同轴的阳极托；阳极托下底面设有环形密封凸台和隔离凸台，密封凸台位于隔离凸台外侧；密封凸台下端面与阴极底部内表面密封固连；隔离凸台最下端与阴极底部内表面间有间隙；抽样阳极和环形阳极附着在阳极托下底面，抽样阳极位于隔离凸台内部；环形阳极位于隔离凸台和密封凸台之间。

【技术实现步骤摘要】
一种抽样式裂变电离室
本技术涉及一种裂变电离室，特别涉及一种抽样式裂变电离室。
技术介绍
铀、钚、镎等核材料发生单位裂变产生裂变产物A的概率称之为A的裂变产额。一般而言，不同中子场下的裂变截面和裂变产额值均存在一定差异，在研制核反应堆等先进核装置时，裂变产额随中子能量的变化关系是裂变燃耗测定等工作的重要基础。裂变产额的测定需要同时测量裂变产物总量和核材料的裂变总数。对于裂变产物总量的测量，一般采用β测量、γ能谱或者质谱分析方式，测量时，通常要求单位时间的裂变总数大于107；而采用裂变电离室对裂变总数进行测量时，裂变电离室的最佳计数率范围为10～103cps；因此，对于裂变产物总量和裂变总数的测量，通常需要采用不同的靶，再通过质量比折算裂变数之比。裂变数的测量通常有三种方法：活化法(Finn.E.C等,Cumulativefissionyieldsofshort-livedisotopesundernatural-abundance-boron-carbi-de-moderatedneutronspectrum.JournalofRadioanalyticalandNuclearChemistry,第306卷第1期，2015年)、固体裂变径迹密度法(王冬梅等.24.4KeV中子诱发235U裂变的产额测量，核化学与放射化学，第13卷第4期，1991年)和双裂变电离室法(冯晶等，0.57、1.0和1.5MeV中子诱发235U裂变的99Mo产额绝对测量，原子能科学技术，第47卷第9期，2015年)，前两种方法不确定度较高，因此目前通常采用第三种方法。双裂变电离室最早由美国人专利技术(LeoR.Boy等，Fissionchamberassembly,美国专利，公开号：US3043954A，公开日：1962.7.10)，国内常用的双裂变电离室结构与其基本一致(冯晶，0.57MeV，1.0MeV和1.5MeV中子诱发235U裂变产物产额测量，中国原子能科学研究院硕士论文,2006年)。如图1所示，双裂变电离室内部类似于夹心三明治结构，上下层为用于测定裂变总数的两个裂变电离室，即上端电离室01和下端电离室03；中间为用于裂变产物总量测量的厚靶，即厚裂变靶02。上端电离室01包括由上至下依次排布的第一收集阳极011和第一靶阴极012；下端电离室03包括由上至下依次排布的第二靶阴极032和第二收集阳极031。第一靶阴极012和第二靶阴极032为标准裂变材料金属薄靶或者以铂、钛、高纯铝等金属薄片作为衬底的裂变材料镀层；厚裂变靶02为裂变材料金属或镀片。双裂变电离室外部有外壳04，外壳04内充有工作气体06。将双裂变电离室置于中子场05下辐照，辐照完成后，将厚裂变靶02从外壳04取出，用于裂变产物总量的测量、分析目标裂变产物；由上端电离室01和下端电离室03的计数计算裂变数，再通过质量比折算裂变数之比的方法以及一系列修正得到中间厚裂变靶02的裂变总数，进而得到目标裂变产物的裂变产额。采用上述方法测定计算裂变产额，存在以下缺点：(1)双裂变电离室对中子场存在自屏蔽问题。由于上端电离室01本身对中子场05存在慢化和散射，使得到达厚裂变靶02和下端电离室03的中子能谱与初始感兴趣的中子能谱存在差异，在由上端电离室01和下端电离室03的计数计算裂变数时，需要进行一系列修正，额外引入了较大的不确定度。(2)上端电离室01、厚裂变靶02以及下端电离室03的“三明治”布放方式导致中子通量也会存在差异。由于中子束流一般并非完全均匀平行的束流，距离中子源越远，中子通量越低，上端电离室01、厚裂变靶02以及下端电离室03沿中子场05出射方向由近及远依次布放，各位置中子通量会存在细微差异，也会引入不确定度。(3)辐照完成后，需及时取出厚裂变靶02进行放射性测量，因非密封性和操作繁杂，无法对气体裂变产物和短寿命的裂变产物进行准确测量，因此，上述方法一般仅用作寿命较长的固态裂变产物裂变产额的测量。(4)采用上述双裂变电离室测定计算裂变产额时，需要拆解双裂变电离室，取出厚裂变靶02进行放射性测量，人员在拆解双裂变电离室，取出厚裂变靶02过程中，会受到较大辐射剂量的辐射，对测量人员健康影响较大。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种抽样式裂变电离室，以解决采用现有双裂变电离室测量裂变产额时，由于电离室存在自屏蔽、中子能谱一致性差、导致引入了较大的测量不确定度，以及无法对气体裂变产物和短寿命的裂变产物进行测量和对测量人员健康影响较大的技术问题。本技术所采用的技术方案是，一种抽样式裂变电离室，其特殊之处在于：包括由下至上依次同轴设置且固连的阴极托和阴极，设置在阴极内腔中且与阴极同轴的阳极托，还包括抽样阳极、环形阳极、抽样阴极套、平衡阴极套、抽样阳极柱、平衡阳极柱以及工作气体导入单元；所述阴极由上、下两部分可拆卸连接，围城一个腔室；所述阳极托的下底面设置有环形的密封凸台和环形的隔离凸台，所述密封凸台位于隔离凸台的外侧，且均与阳极托同轴；所述密封凸台的高度，大于附着在阴极底部内表面、与阴极同轴且位于密封凸台和隔离凸台之间位置的待测定环形厚裂变靶的厚度；所述密封凸台的下端面与阴极的底部内表面密封固连；所述隔离凸台的最下端与阴极的底部内表面之间有间隙；所述抽样阳极附着在阳极托的下底面，且位于隔离凸台的环形内部，与阳极托同轴设置；所述抽样阳极的径向尺寸大于附着在阴极底部内表面中心的待测定抽样薄裂变靶的径向尺寸；所述环形阳极附着在阳极托的下底面，且位于隔离凸台和密封凸台之间，与阳极托同轴设置；环形阳极的径向尺寸与所述待测定环形厚裂变靶的径向尺寸相一致；所述环形阳极与抽样阳极的厚度相同；所述阳极托上设置有轴线平行的抽样阳极孔和平衡阳极孔，且抽样阳极孔与阳极托同轴，平衡阳极孔介于隔离凸台和密封凸台之间；所述阴极的顶板上设置有与抽样阳极孔同轴的第一过孔和与平衡阳极孔同轴的第二过孔；所述抽样阴极套和平衡阴极套对应地分别穿过第一过孔和第二过孔，与第一过孔和第二过孔同轴设置，且二者均与阴极固连；所述抽样阳极柱穿过抽样阴极套和抽样阳极孔后，与抽样阳极电连接；所述平衡阳极柱穿过平衡阴极套和平衡阳极孔后，与环形阳极电连接；所述抽样阳极柱与抽样阴极套、抽样阳极柱与抽样阳极孔、平衡阳极柱与平衡阴极套、平衡阳极柱与平衡阳极孔之间均存在有环形间隙，且在该环形间隙中灌装有绝缘密封胶；所述阳极托和阴极托均由固体绝缘材料制成；所述阴极、抽样阳极、环形阳极、抽样阴极套、平衡阴极套、抽样阳极柱、平衡阳极柱均为固体导电材料；所述工作气体导入单元用于向阳极托下底面、密封凸台以及阴极底部内表面围成的密封腔输送工作气体。进一步地，所述工作气体导入单元包括垫片、压紧螺钉、注射器以及气体供给单元；在所述阳极托上，位于隔离凸台与密封凸台之间的位置，设置有与抽样阳极孔轴线平行的进气孔，且进气孔为上大下小的台阶型孔；在所述阴极的顶板上设置有与进气孔同轴的第三过孔；在环形阳极上设置有与进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抽样式裂变电离室，其特征在于：/n包括由下至上依次同轴设置且固连的阴极托(2)和阴极(3)，设置在阴极(3)内腔中且与阴极(3)同轴的阳极托(1)，还包括抽样阳极(9)、环形阳极(10)、抽样阴极套(1701)、平衡阴极套(1702)、抽样阳极柱(15)、平衡阳极柱(16)以及工作气体导入单元；所述阴极(3)由上、下两部分可拆卸连接，围城一个腔室；/n所述阳极托(1)的下底面设置有环形的密封凸台(4)和环形的隔离凸台(6)，所述密封凸台(4)位于隔离凸台(6)的外侧，且均与阳极托(1)同轴；所述密封凸台(4)的高度，大于附着在阴极(3)底部内表面、与阴极(3)同轴且位于密封凸台(4)和隔离凸台(6)之间位置的待测定环形厚裂变靶(12)的厚度；所述密封凸台(4)的下端面与阴极(3)的底部内表面密封固连；所述隔离凸台(6)的最下端与阴极(3)的底部内表面之间有间隙；/n所述抽样阳极(9)附着在阳极托(1)的下底面，且位于隔离凸台(6)的环形内部，与阳极托(1)同轴设置；所述抽样阳极(9)的径向尺寸大于附着在阴极(3)底部内表面中心的待测定抽样薄裂变靶(11)的径向尺寸；/n所述环形阳极(10)附着在阳极托(1)的下底面，且位于隔离凸台(6)和密封凸台(4)之间，与阳极托(1)同轴设置；环形阳极(10)的径向尺寸与所述待测定环形厚裂变靶(12)的径向尺寸相一致；所述环形阳极(10)与抽样阳极(9)的厚度相同；/n所述阳极托(1)上设置有轴线平行的抽样阳极孔(7)和平衡阳极孔(8)，且抽样阳极孔(7)与阳极托(1)同轴，平衡阳极孔(8)介于隔离凸台(6)和密封凸台(4)之间；所述阴极(3)的顶板上设置有与抽样阳极孔(7)同轴的第一过孔和与平衡阳极孔(8)同轴的第二过孔；/n所述抽样阴极套(1701)和平衡阴极套(1702)对应地分别穿过第一过孔和第二过孔，与第一过孔和第二过孔同轴设置，且二者均与阴极(3)固连；/n所述抽样阳极柱(15)穿过抽样阴极套(1701)和抽样阳极孔(7)后，与抽样阳极(9)电连接；所述平衡阳极柱(16)穿过平衡阴极套(1702)和平衡阳极孔(8)后，与环形阳极(10)电连接；/n所述抽样阳极柱(15)与抽样阴极套(1701)、抽样阳极柱(15)与抽样阳极孔(7)、平衡阳极柱(16)与平衡阴极套(1702)、平衡阳极柱(16)与平衡阳极孔(8)之间均存在有环形间隙，且在该环形间隙中灌装有绝缘密封胶；/n所述阳极托(1)和阴极托(2)均由固体绝缘材料制成；/n所述阴极(3)、抽样阳极(9)、环形阳极(10)、抽样阴极套(1701)、平衡阴极套(1702)、抽样阳极柱(15)、平衡阳极柱(16)均为固体导电材料；/n所述工作气体导入单元用于向阳极托(1)下底面、密封凸台(4)以及阴极(3)底部内表面围成的密封腔输送工作气体。/n...

【技术特征摘要】
1.一种抽样式裂变电离室，其特征在于：
包括由下至上依次同轴设置且固连的阴极托(2)和阴极(3)，设置在阴极(3)内腔中且与阴极(3)同轴的阳极托(1)，还包括抽样阳极(9)、环形阳极(10)、抽样阴极套(1701)、平衡阴极套(1702)、抽样阳极柱(15)、平衡阳极柱(16)以及工作气体导入单元；所述阴极(3)由上、下两部分可拆卸连接，围城一个腔室；
所述阳极托(1)的下底面设置有环形的密封凸台(4)和环形的隔离凸台(6)，所述密封凸台(4)位于隔离凸台(6)的外侧，且均与阳极托(1)同轴；所述密封凸台(4)的高度，大于附着在阴极(3)底部内表面、与阴极(3)同轴且位于密封凸台(4)和隔离凸台(6)之间位置的待测定环形厚裂变靶(12)的厚度；所述密封凸台(4)的下端面与阴极(3)的底部内表面密封固连；所述隔离凸台(6)的最下端与阴极(3)的底部内表面之间有间隙；
所述抽样阳极(9)附着在阳极托(1)的下底面，且位于隔离凸台(6)的环形内部，与阳极托(1)同轴设置；所述抽样阳极(9)的径向尺寸大于附着在阴极(3)底部内表面中心的待测定抽样薄裂变靶(11)的径向尺寸；
所述环形阳极(10)附着在阳极托(1)的下底面，且位于隔离凸台(6)和密封凸台(4)之间，与阳极托(1)同轴设置；环形阳极(10)的径向尺寸与所述待测定环形厚裂变靶(12)的径向尺寸相一致；所述环形阳极(10)与抽样阳极(9)的厚度相同；
所述阳极托(1)上设置有轴线平行的抽样阳极孔(7)和平衡阳极孔(8)，且抽样阳极孔(7)与阳极托(1)同轴，平衡阳极孔(8)介于隔离凸台(6)和密封凸台(4)之间；所述阴极(3)的顶板上设置有与抽样阳极孔(7)同轴的第一过孔和与平衡阳极孔(8)同轴的第二过孔；
所述抽样阴极套(1701)和平衡阴极套(1702)对应地分别穿过第一过孔和第二过孔，与第一过孔和第二过孔同轴设置，且二者均与阴极(3)固连；
所述抽样阳极柱(15)穿过抽样阴极套(1701)和抽样阳极孔(7)后，与抽样阳极(9)电连接；所述平衡阳极柱(16)穿过平衡阴极套(1702)和平衡阳极孔(8)后，与环形阳极(10)电连接；
所述抽样阳极柱(15)与抽样阴极套(1701)、抽样阳极柱(15)与抽样阳极孔(7)、平衡阳极柱(16)与平衡阴极套(1702)、平衡阳极柱(16)与平衡阳极孔(8)之间均存在有环形间隙，且在该环形间隙中灌装有绝缘密封胶；
所述阳极托(1)和阴极托(2)均由固体绝缘材料制成；
所述阴极(3)、抽样阳极(9)、环形阳极(10)、抽样阴极套(1701)、平衡阴极套(1702)、抽样阳极柱(15)、平衡阳极柱(16)均为固体导电材料；
所述工作气体导入单元用于向阳极托(1)下底面、密封凸台(4)以及阴极(3)底部内表面围成的密封腔输送工作气体。


2.根据权利要求1所述的抽样式裂变电离室，其特征在于：
所述工作气体导入单元包括垫片(14)、压紧螺钉(13)、注射器(19)以及气体供给单元；
在所述阳极托(1)上，位于隔离凸台(6)与密封凸台(4)之间的位置，设置有与抽样阳极孔(7)轴线平行的进气孔(5)，且进气孔(5)为上大下小的台阶型孔；在所述阴极(3)的顶板上设置有与进气孔(5)同轴的第三过孔；...

【专利技术属性】
技术研发人员：余功硕，李雪松，师全林，王玉凤，凡金龙，张强，张小林，姜文刚，
申请(专利权)人：西北核技术研究院，
类型：新型
国别省市：陕西;61